El grosor de una sola capa de grafeno varía de 0,35 nm a 1 nm. Por lo tanto, cuando se habla de conductividad térmica en la dirección normal a una lámina de grafeno (plano pasante), generalmente se entiende que significa conductividad térmica a través de una pila de láminas de grafeno. En cuyo caso, la conductividad térmica está severamente restringida por el débil acoplamiento de van der Waals entre las láminas individuales.
En la dirección en el plano, los enlaces de carbono sp2 que forman un plano de grafeno se encuentran entre los más fuertes encontrados en la naturaleza, con una energía de enlace de ~ 5.9 eV. Estos enlaces fuertes y anisotrópicos conducen a un flujo de calor balístico y sin dispersión. Es por eso que el grafeno exhibe una conductividad tan extraordinaria en la dirección en el plano. Estas condiciones no existen en la dirección del plano pasante, entre las hojas de grafeno.
Una técnica que se ha explorado para mejorar la conductividad térmica y eléctrica a través del plano del grafeno consiste en unir las láminas de grafeno utilizando nanotubos de carbono como pilares. En teoría, esto mejoraría el TP TC de grafeno al aprovechar la excelente conductividad axial de los CNT.
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